ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА Российский патент 2008 года по МПК H02K5/00 H02K1/28 

Изобретение относится к электротехнике, а именно - к электрическим машинам.

Известно, что в электрических машинах, содержащих статор и ротор, между полюсами которых образуется немагнитный зазор, действует сила, стремящаяся сомкнуть поверхности указанных полюсов. Это приводит к деформации, вибрациям и нередко к замыканию ротора статором, что снижает надежность и долговечность электрической машины.

Наиболее близким техническим решением по отношению к заявляемому объекту является электрическая машина, описанная в патенте RU №2242074. В этой машине в непосредственной близости к рабочему немагнитному зазору, который образован между полюсами статора и ротора, установлен подшипник, определяющий ширину зазора. Так как магнитная сила, образующаяся при работе электрической машины и смыкающая торцевые поверхности полюсов статора и ротора, действует по всей поверхности полюса, а подшипник стоит на некотором расстоянии от полюса, то возникает момент силы, скручивающий полюс и вызывающий деформацию статора и ротора, что в свою очередь приводит к сужению рабочего немагнитного зазора, появлению вибраций и к заклиниванию статора ротором. Причем чем больше расстояние от подшипника до точки приложения силы, тем больше рычаг и больше момент силы. Так, например, если немагнитный зазор мал, например меньше 0.5 мм, а длинна полюса большая, например больше 50 мм, то деформация может привести к вибрациям и даже к заклиниванию ротора статором.

В основу изобретения положена задача разработать электрическую машину, имеющую повышенную надежность и долговечность работы за счет исключения появления деформации, вибраций и заклинивания ротора статором.

Технический результат достигается тем, что в электрической машине, содержащей ротор и статор, между полюсами которых образован рабочий немагнитный зазор, через который проходит основной магнитный поток, согласно изобретению в указанном зазоре установлено средство обеспечения постоянства величины указанного зазора, выполненное из немагнитного износостойкого материала. Причем по крайней мере одна сторона указанного средства скользит или катится по поверхности ротора или статора. Благодаря установке такого средства в рабочем зазоре машины исключаются возможные деформации, вибрации или заклинивание ротора статором, так как указанное средство за счет своей жесткой конструкции воспринимает на себя силы, стремящиеся сомкнуть поверхности полюсов ротора и статора, и тем самым обеспечивает постоянство величины рабочего немагнитного зазора. К тому же рычаг, образованный расстоянием между точкой приложения магнитной силы и точкой опоры на предлагаемое средство, равен нулю, что исключает скручивание полюсов моментом силы и также решает поставленную нами задачу.

В дальнейшем изобретение будет подробно раскрыто в описании со ссылкой на прилагаемый чертеж.

Предлагаемая электрическая машина содержит статор 1 (фиг.1) и ротор 2, между полюсами которых образуется рабочий немагнитный зазор, через который проходит основной магнитный поток 3. Ротор 2 вращается вокруг оси 4-4. В рабочем немагнитном зазоре установлено средство 5 обеспечения постоянства величины указанного зазора, выполненное из немагнитного твердого износостойкого материала, например фторопласта Ф-4. Стрелками «F» обозначены магнитные силы, действующие на полюса.

Благодаря установке в рабочем немагнитном зазоре предлагаемого средства 5 предотвращается деформация статора 1 и ротора 2 под действием магнитных сил и моментов, стягивающих их полюса, что исключает появление деформации, вибрации и заклинивание ротора статором, так как указанное средство за счет своей жесткой конструкции воспринимает на себя указанные силы и моменты. Это обеспечивает постоянство величины рабочего немагнитного зазора. В качестве предлагаемого средства 5 может быть использован подшипник скольжения, выполненный из немагнитного твердого износостойкого материала, например фторопласта Ф-4. Для электрических машин, в которых основной магнитный поток расположен в рабочем немагнитном зазоре параллельно оси вращения ротора 2, т.е. с осевым расположением линий основного магнитного потока, такой подшипник может быть выполнен в виде плоской шайбы, примыкающей одной стороной к полюсам статора, а другой стороной к полюсам ротора. Известно, что фторопласт имеет высокий коэффициент скольжения по металлу, поэтому он не будет вносить какие-либо заметные механические потери в работу электрической машины при скольжении по нему ротора или статора. Так как фторопласт является немагнитным материалом, он не будет нарушать магнитную систему и работу электрической машины. Кроме того, в результате использования предлагаемого решения можно отказаться от штатного подшипника электрической машины, отвечающего за удержание вала ротора в осевом направлении. Для электрических машин, в которых основной магнитный поток в немагнитном зазоре расположен перпендикулярно оси вращения ротора 2, т.е. с радиальным расположением линий основного магнитного потока, такой подшипник может быть выполнен в виде тонкого цилиндра, одна сторона которого скользит по полюсам ротора 2, а другая по полюсам статора 1. В этом случае также возможно отказаться от штатного подшипника электрической машины, отвечающего за удержание вала ротора в радиальном направлении.

Конструкция предлагаемого средства может быть выполнена в виде выступов, закрепленных на поверхности полюса ротора 2 и скользящих или катящихся по поверхности статора 1, либо наоборот, закрепленных на поверхности полюса статора 1 и скользящих или катящихся по поверхности ротора 2.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к особенностям конструктивного выполнения электрических машин. Сущность изобретения состоит в том, что в электрической машине, содержащей статор и ротор, между полюсами которых образован рабочий немагнитный зазор, через который проходит основной магнитный поток, согласно данному изобретению в упомянутом выше рабочем немагнитном зазоре установлено средство обеспечения постоянства величины данного зазора, выполненное из немагнитного износостойкого материала. Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, состоит в повышении надежности и долговечности работы электрической машины путем исключения возникновения деформаций, вибраций и заклинивания ротора. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Электрическая машина, содержащая статор и ротор, между полюсами которых образован немагнитный зазор, через который проходит основной магнитный поток, отличающаяся тем, что в немагнитном зазоре установлено средство обеспечения постоянства величины этого зазора, выполненное из немагнитного износостойкого материала.2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что средство обеспечения постоянства величины немагнитного зазора выполнено в виде подшипника.3. Машина по п.1, отличающаяся тем, что средство обеспечения постоянства величины немагнитного зазора выполнено в виде плоской шайбы, примыкающей одной стороной к полюсам статора, а другой стороной к полюсам ротора.4. Машина по п.1, отличающаяся тем, что средство обеспечения постоянства величины немагнитного зазора выполнено в виде цилиндра, примыкающего одной стороной к полюсам статора, а другой стороной к полюсам ротора.5. Машина по п.1, отличающаяся тем, что средство обеспечения постоянства величины немагнитного зазора выполнено в виде выступов, закрепленных на поверхности полюса ротора и скользящих или катящихся по поверхности статора, либо наоборот, закрепленных на поверхности полюса статора и скользящих или катящихся по поверхности ротора.